情報塾（ ） ＣＰＵとメモリがどんなふうに動くのだろう。 レジスタやI/O プログラムの実行、マシン語。

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1 情報塾（2003.4.27） ＣＰＵとメモリがどんなふうに動くのだろう。 レジスタやI/O プログラムの実行、マシン語。
電子回路・アドレスバス・データバス・メモリ構造ＰＣの中はどうなっているのだろう。 レジスタやI/O プログラムの実行、マシン語。 ＯＳ（オペレーティングシステム）、マルチタスク。

2 ＰＣの中味 -ハードウェア- 電子回路 プリント板（マザーボード） CPU 回路図と 機構図面 コントローラ LCD(液晶） CRT メモリ
マイクロプロセッサ マイコン/Intel 電子回路 プリント板（マザーボード） CPU 回路図と 機構図面 コントローラ LCD(液晶） CRT 表示装置 グラフィック チップ ノースブリッジ （チップセット） メモリ スピードが 早いが容量の小さい 記憶装置 サウスブリッジ （チップセット） スピードが 遅いが容量の大きい 記憶装置 プリンタ ＨＤＤ キーボード マウス CPU:Central Processing Unit

3 メモリ（論理的には） アドレス データ “C3” 「64Kバイトのアドレス空間」…という言い方をする。 0 0 1 0 1 0 1 0
0 　0　 1　 0　 1 　0　 1 　0 1番地に “2A”を書込む アドレス データ 3番地の データを読む “C3” 「64Kバイトのアドレス空間」…という言い方をする。

4 メモリ（物理的には） メモリ チップ １:3V 0:0V 16本のアドレスバス 8本のデータバス ---Ｄ0 ---Ｄ１ ---Ｄ２
A0----- A１----- A2----- A3----- A4----- A5----- A6----- A7----- A8----- A9----- A10--- A11--- A12--- A13--- A14--- A15--- R/W ---Ｄ0 ---Ｄ１ ---Ｄ２ ---Ｄ３ ---Ｄ４ ---Ｄ５ ---Ｄ６ ---Ｄ７ 16本のアドレスバス 8本のデータバス １:3V 0:0V

5 メモリ（読む時） “1” メモリ チップ 16本のアドレスバス 8本のデータバス “読め！” ---Ｄ0 ---Ｄ１ ---Ｄ２ ---Ｄ３
A0----- A１----- A2----- A3----- A4----- A5----- A6----- A7----- A8----- A9----- A10--- A11--- A12--- A13--- A14--- A15--- R/W “1” “読め！” ---Ｄ0 ---Ｄ１ ---Ｄ２ ---Ｄ３ ---Ｄ４ ---Ｄ５ ---Ｄ６ ---Ｄ７ 16本のアドレスバス 8本のデータバス “FF00番地のデータを” “FF00番地のデータ”３Ａ“ が出てくる。

6 メモリ（書く時） “0” メモリ チップ 読むだけで書けないメモリをROM(Read Only Memory)という。
R/W “0” “書け” ---Ｄ0 ---Ｄ１ ---Ｄ２ ---Ｄ３ ---Ｄ４ ---Ｄ５ ---Ｄ６ ---Ｄ７ 16本のアドレスバス 8本のデータバス “FF01番地に” “FF01番地にデータ”１Ａ“ を書け！ 読むだけで書けないメモリをROM(Read Only Memory)という。 読み書きできるメモリをＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）という。

7 ＣＰＵとメモリ ＣＰＵ メモリ （ＲＡＭ） 物理的には線でつながっている。

8 ブロック図 ＣＰＵ メモリ （RAM) アドレスバス データバス こういう書き方もできる。 A0～A15 D0～D7 R/W R/W

9 レジスタとI/O ＣＰＵ メモリ （RAM) アドレスバス データバス レジスタ プリンタに打ち出したり （書き込み）、キーボード
A0～A15 Ｍ/ＩＯ R/W D0～D7 M/IOが１の時メモリ、0の時I/O プリンタに打ち出したり （書き込み）、キーボード から読み込んだり（読み込み） をレジスタで行う。 メモリ （RAM) R/W Ｍ/ＩＯ アドレスバス A0～A15 データバス D0～D7 I/Oの“FFF0”番地に“４１（Ａ）”を書き込むとＡという文字がプリンタに打ち出される。 レジスタ Ｍ/ＩＯ

10 プログラムの実行 ＣＰＵ メモリ レジスタ ハードディスクから プログラムを読み 0000番地 込んできてそれを
C800番地からCFFF番地 まで書き込み。C800番地から プログラムを実行する。 0000番地 メモリ アドレスバス/ データバス Ｃ８00番地 ＣＦＦＦ番地 ＦＦＦＦ番地 レジスタ ハードディスク

11 プログラムの実行 ＣＰＵ メモリ レジスタ ハードディスクから プログラムを読み 0000番地 込んできてそれを
C800番地からCFFF番地 まで書き込み。C800番地から プログラムを実行する。 0000番地 メモリ アドレスバス/ データバス Ｃ８00番地 ＣＦＦＦ番地 ＦＦＦＦ番地 レジスタ ハードディスク

12 プログラムの実行 ＣＰＵ メモリ レジスタ レジスタ 0000番地 Ｃ８00番地 上から順番にやる。こういうのをマシン語という。
3D:次の２バイトのＩ/0アド レスからAレジスタに 読み込みなさい。 3Ｅ:次の２バイトのＩ/0アド レスからＢレジスタに ＥＤ：Ａ+ＢをAに入れる Ｅ２：次の２バイトのＩ/0アド レスにAレジスタから 書き込みなさい。 Ａレジスタ Ｂレジスタ アドレスバス/ データバス 0000番地 メモリ Ｃ８00番地 上から順番にやる。こういうのをマシン語という。 ＣＦＦＦ番地 ＦＦＦＦ番地 ＥＦＦ０番地 レジスタ キーボード ＦＦＦ０番地 レジスタ プリンタ

13 プログラムの実行 ＣＰＵ メモリ レジスタ レジスタ （１）ＣＰＵがアドレスバスにC800を出す。
　　　　　ＣＰＵ （２）メモリがC800番地のデータ“3D”を出すのでCPUはそれを読む。 03 02 Ａレジスタ Ｂレジスタ （3）ＣＰＵは“3D”を見て次の２バイトをで示すアドレスを取ってくる。 　“３Ｄ”は次の２バイトで示すI/Oアドレスからデ-タを読み込んでＡレジスタに入れる命令。 3Ｄ メモリ Ｃ８００ （４）取ってきた“EF00”をアドレスバスに出す・ EF,FO C801,C802 （5）キーボ－ド入力“03”をAレジスタに読みこむ。 （6）CPUがアドレスバスにＣ803を出して次の命令“３Ｅ”を取ってくる。これでまたキーボードからの02をBレジスタに入れる。 アドレスバス/ データバス （7）CPUがアドレスバスにＣ806を出して次の命令“ＥＤ”を取ってくる。これでこれでＡ+Ｂを計算してそれをＡに入れる。 ＥＦＦ０番地 レジスタ 03 （8）CPUがアドレスバスにＣ807を出して次の命令“Ｅ２”を取ってくる。“Ｅ２”は次の２バイトで示すI/OアドレスにＡレジスタの内容を書き込む命令。 05 02 ＦＦＦ０番地 レジスタ

14 プロセス（タスク） ＣＰＵ メモリ レジスタ ＊同時に複数のプロセス（タスク）が実行できることをマルチタスクという。 0000番地
アドレスバス/ データバス ゲーム プロセス Ｂ７00番地 ＢＣＦＦ番地 ワープロプロセス Ｃ８00番地 ＣＦＦＦ番地 ＦＦＦＦ番地 レジスタ ハードディスク ワープロプログラム ゲームプログラム

15 ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ） ＣＰＵ ＯＳ（Windows) メモリ レジスタ ＊ＯＳが各プロセスを切り替えている。
ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ） ＣＰＵ ＊ＯＳが各プロセスを切り替えている。 0000番地 ＯＳ（Windows) メモリ 「よしきた！」 「プリンタに打ち出して」 アドレスバス/ データバス ゲーム プロセス 次の10msは ワープロプロセス 最初の10msは ゲームプロセス Ｂ７00番地 ＢＣＦＦ番地 ワープロプロセス Ｃ８00番地 ＣＦＦＦ番地 ＦＦＦＦ番地 レジスタ ハードディスク ワープロプログラム ゲームプログラム ＊実際はI/Oへの読み書きは各プロセスがOSに頼み ＯＳが実行している。

16 エラー ＣＰＵ メモリ プロセス１ プロセス２ 0000番地 Ｂ７00番地 ＢＣＦＦ番地 Ｃ８00番地 ＣＦＦＦ番地 ＦＦＦＦ番地
3D:次の２バイトのＩ/0アド レスからAレジスタに 読み込みなさい。 3Ｅ:次の２バイトのＩ/0アド レスからＢレジスタに ＥＤ：Ａ+ＢをAに入れる Ｅ２：次の２バイトのＩ/0アド レスにAレジスタから 書き込みなさい。 Ａレジスタ Ｂレジスタ アドレスバス/ データバス 0000番地 メモリ Ｂ７00番地 プロセス１ 仮に“F2”がCPUが解釈できないコマンドだった場合,ＣＰＵはハング（暴走） ＢＣＦＦ番地 ＳＴＡ　B800 Ｃ８00番地 プロセス２ ＣＦＦＦ番地 他のプロセスに間違って書きこんだりしても,ＣＰＵはハング（暴走） ＦＦＦＦ番地 仕事が終わった後、プロセスが使用していたメモリ領域は 解放されなければならないがこれが解放されないとハング。

17 Ｗｈａｔ’ｓ ｎｅｘｔ プログラムファイルやデータファイルはどのような形でPCの中に入っているのだろう？
Ｗｈａｔ’ｓ　ｎｅｘｔ プログラムファイルやデータファイルはどのような形でPCの中に入っているのだろう？ ビット・バイト・２進数・１６進数・アスキーコード ＨＴＭＬファイルというのはどんなふうに書けばよくて、どんなことができるのだろう。 ＨＴＭＬ文法・ハイパーリンク プログラム（ソフト）というのはどう書けばいいのだろう。 ＷＯＲＤやEXCELやパワーポイントでどんな事ができるのだろう。 ＰＣの中はどうなっているのだろう。 ＣＰＵ／メモリ/チップセット/インターフェイス ＣＰＵとメモリがどんなふうに動くのだろう。 電子ＣＰＵとメモリがどんなふうに動くのだろう。 電子回路・アドレスバス・データバス・メモリ構造 インターネットはどのようになっているのだろう。 -ＩＰアドレス/WWWサーバ/DNSサーバ/SMTPサーバ/ＦＴＰサーバ -イーサアドレス/ARP/DHCP/NAT/TCP-IP